ASPER Aula Redes AR Introdução Redes 2011.2

(1)

1: Introdução 1

Arquitetura de Redes

Prof. Felipe Soares

[email protected]

Faculdades ASPER

Redes de Computadores

(2)

Antes de qualquer coisa!



Por que estudar REDES?



Qual a motivação?



Onde vamos aplicar este conhecimento?



Como seria os processos de comunicação na

sociedade hoje sem as redes de dados?



Onde vamos parar?



Até onde a tecnologia vai nos levar?

• Banda larga infinita, home network, cidades

inteligentes, computação em nuvem, redes humanas...

1: Introdução 3

Vamos assistir!



Primeiro vídeo –

Welcome to the Human

Network



Segundo vídeo –

Caso de Sucesso: Cidade

de Tiradentes

(3)

1: Introdução 5

Parte I: Introdução

Objetivo do capítulo:

 entender o contexto,

visão geral das redes de computadores  maior profundidade, detalhes posteriormente no curso Resumo:  o que é a Internet  o que é um protocolo?  a borda da rede  o núcleo da rede

 rede de acesso e meio físico  estrutura da Internet/ISPs  desempenho: perda, atraso  camadas de protocolos, modelos de serviço  história

Roteiro do Capítulo 1

1.1 O Que

é

a Internet?

1.2 A Borda da Rede

1.3 O Núcleo da Rede

1.4 Rede de acesso e meios físicos

1.5 Estrutura da Internet e ISPs

1.6 Atraso e perda em redes comutadas por

pacotes

1.7 Camadas de protocolos, modelos de

serviços

(4)

1: Introdução 7

O que é a Internet: visão dos componentes

 milhões de dispositivos de

computação conectados:

hosts = sistemas finais

 rodando aplicações de rede  enlaces (canais) de

comunicação

 fibra, cobre, rádio, satélite  Taxa de transmissão = largura

de banda (bandwidth)

 roteadores:encaminham

pacotes (pedaços) de dados através da rede ISP local Rede da empresa ISP regional roteador workstation servidor móvel 1: Introdução 8

Aparelhos da internet

interessantes

O menor servidor Web do mundo

http://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html Porta retratos IP

http://www.ceiva.com/

Tostadeira habilitada para a Web + Previsão do tempo

(5)

Home Network

1: Introdução 9

Isso já é realidade!!

O que é a Internet: visão dos protocolos

 protocolos: controla o envio

e recepção de mensagens

 ex., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP

 Internet: “rede de redes”

 livremente hierárquica  Internet pública versus

intranet privada

 Padrões Internet

 RFC: Request for comments  IETF: Internet Engineering

Task Force ISP local Rede da empresa ISP regional roteador workstation servidor móvel

(6)

1: Introdução 11

O que é a Internet: visão dos serviços

 a infra-estrutura de comunicaçãopermite o uso de aplicações distribuídas:  WWW, email, jogos, comércio eletrônico, compartilhamento de arquivos (MP3)  serviços de comunicação disponibilizados:

 sem conexões não confiável  orientado a conexões e

confiável

1: Introdução 12

Surgimento da Internet



ARPA (Department of Defense’s

Advanced Reserch Projects Agency)



Criação de uma Rede Experimental (início

década de 60): ARPANET

 O objetivo original da ARPANET era permitir

aos fornecedores do governo compartilhar caros e também escassos recursos

computacionais.

 A ARPANET permitia que os Laboratórios de

Pesquisa dos EUA (Universidades: California, UTAH, Salt Lake City, Stanford Research Institute) trocassem informações entre si.

(7)

1: Introdução 13

O que é um protocolo?

protocolos humanos:

 “que horas são?”  “tenho uma dúvida”  apresentações

… msgs específicas são enviadas

… ações específicas são realizadas quando as msgs são recebidas, ou acontecem outros eventos Protocolos de rede:  máquinas ao invés de pessoas  todas as atividades de comunicação na Internet são governadas por protocolos

protocolos definem o formato, ordem das msgs enviadas e recebidas pelas entidades da rede, e ações tomadas quando da transmissão ou recepção de

msgs

O que é um protocolo?

um protocolo humano e um protocolo de rede:

Oi Oi Que horas são? 2:00 TCP connection req. TCP connection reply. Get http://gaia.cs.umass.edu/index.htm <arquivo> tempo

(8)

1: Introdução 15

Roteiro do Capítulo 1

1.1 O Que

é

a Internet?

1.2 A Borda da Rede

1.3 O Núcleo da Rede

1.4 Rede de acesso e meios físicos

1.5 Estrutura da Internet e ISPs

1.6 Atraso e perda em redes comutadas por

pacotes

1.7 Camadas de protocolos, modelos de

serviços

1.8 História

1: Introdução 16

Uma olhada mais de perto na

estrutura da rede:



Borda da rede:

aplicações e

hospedeiros (

hosts

)



núcleo da rede:

roteadores rede de redes 

redes de acesso,

meio físico:

enlaces

de comunicação

(9)

1: Introdução 17

A borda da rede:



Sistemas finais (hosts):

 rodam programas de aplicação  ex., WWW, email

 na “borda da rede”



modelo cliente/servidor

 o host cliente faz os pedidos,

são atendidos pelos servidores

 ex., cliente WWW (browser)/

servidor; cliente/servidor de email



modelo peer-peer:

 uso mínimo (ou nenhum) de

servidores dedicados

 ex.: Emule

Borda da rede: serviço orientado a

conexões

Objetivo:

transferência de dados entre sistemas finais.

 handshaking:

inicialização (prepara para) a transf. de dados

inicializa o “estado” em

dois hosts que desejam se comunicar  TCP - Transmission Control Protocol serviço orientado a conexão da Internet

serviço TCP [RFC 793]

 transferência de dados através de um fluxo de bytes ordenados e confiável

 perda: reconhecimentos e

retransmissões

 controle de fluxo :

 se baseia no tráfego ponto a

ponto. Sua tarefa é garantir que um transmissor rápido não sature um receptor lento

 controle de

congestionamento :

1. Enviar tais informações para

dispositivos para que sejam tomadas providências

(10)

1: Introdução 19

Borda da rede: serviço sem conexão

Objetivo:

transferência de dados entre sistemas finais

 mesmo que antes!

 UDP- User Datagram

Protocol [RFC 768]:

serviço sem conexão transferência de dados

não confiável

não controla o fluxo nem congestionamento

Aplicações que usam

TCP:

 HTTP (WWW), FTP

(transferência de arquivo), Telnet (login remoto), SMTP (email)

Aplicações que usam

UDP:

 streaming media, teleconferência, telefonia Internet 1: Introdução 20

Roteiro do Capítulo 1

1.1 O Que

é

a Internet?

1.2 A Borda da Rede

1.3 O Núcleo da Rede

1.4 Rede de acesso e meios físicos

1.5 Estrutura da Internet e ISPs

1.6 Atraso e perda em redes comutadas por

pacotes

1.7 Camadas de protocolos, modelos de

serviços

(11)

1: Introdução 21

O Núcleo da Rede

 Malha de roteadores

interconectados

 a pergunta fundamental:

como os dados são transferidos através da rede?

comutação de circuitos:circuito dedicado por chamada: rede telefônica

comutação de pacotes:

os dados são enviados através da rede em pedaços discretos.

Núcleo da Rede: Comutação de

Circuitos

Recursos fim a fim são

reservados para a

chamada.

 recursos dedicados: sem

compartilhamento

 desempenho do circuito

(garantido)

 necessita estabelecimento

(12)

1: Introdução 23

Núcleo da Rede: Comutação de

Circuitos

 recursos da rede (ex.,

banda) são divididos em “pedaços”

 pedaços alocados às

chamadas

 o pedaço do recurso

fica ociosose não for usado pelo seu dono (não há

compartilhamento)

 como é feita a divisão

da banda de um canal em “pedaços” (multiplexação)  divisão de freqüência  divisão de tempo 1: Introdução 24

Comutação de Circuitos: FDM e TDM

FDM freqüência tempo TDM freqüência tempo 4 usuários Exemplo:

(13)

1: Introdução 25

Núcleo da Rede: Comutação de

Pacotes

Cada fluxo de dados fim a fim é dividido em pacotes

 pacotes dos usuários A, B

compartilham os recursos da rede

 cada pacote usa toda a

banda do canal

 recursos são usados

quando necessário,

Disputa por recursos:

 a demanda total pelos

recursos pode superar a quantidade disponível

 congestionamento:

pacotes são enfileirados, esperam para usar o enlace

 armazena e retransmite:

pacotes se deslocam uma etapa por vez

transmite num enlace espera a vez no

Comutação de Pacotes: Multiplexação

Estatística

A seqüência de pacotes A & B não possuem um padrão constante multiplexação estatística

Em TDM cada host utiliza o mesmo slot em cada um dos quadros TDM. A B C Ethernet 10 Mbps 2 Mbps 34 Mbps D _E multiplexação estatística fila de pacotes esperando pelo enlace de saída

(14)

1: Introdução 27

Comutação de pacotes versus comutação

de circuitos

 Ótima para compartilhamento dos recursos

não necessita estabelecimento de conexão

 Congestionamento excessivo:atraso e perda de

pacotes

necessita de protocolos para transferência

confiável de dados, controle de congestionamento

 P: Como fornecer um comportamento do tipo

circuito?

São necessárias garantias de banda para

aplicações de áudio e vídeo

A comutação de pacotes ganha?

Comutação de pacotes versus

comutação de circuitos



Os defensores da

comutação por

pacotes sempre

argumentam que a

comutação por

circuito é

ineficiente pois

reserva o circuito

mesmo durante os

tempos de silêncio.

1: Introdução 28

(15)

1: Introdução 29

Redes comutadas por pacotes:

encaminhamento

(forwarding)

 Objetivo: mover pacotes entre roteadores da

origem até o destino

 serão estudados diversos algoritmos de escolha de

caminhos (Roteamento)

 Existem duas formas: redes datagramas e circuitos

virtuais, a diferença básica esta na forma como os pacotes

são roteados em direção ao destino.

 redes datagrama:

 o endereço do destinodetermina próxima etapa  rotas podem mudar durante a sessão

 analogia: dirigir, pedindo informações, onde cada

entroncamento poderia ter varias rotas.

 Analogia: serviços postais.

 Cada pacote atravessa rede contendo um cabeçalho com

endereço do nó de destino, que como o endereço postal tem um padrão.

Redes comutadas por pacotes:

encaminhamento

(forwarding)

 redes de circuitos virtuais:

 caminho fixo determinado no estabelecimento da chamada,

permanece fixo durante a chamada

 os roteadores mantêm estados para cada chamada

 Diferença entre circuito virtuais e computação por

circuito:

 Os enlaces individuais não ficam reservados durante a

comunicação, podendo durante a transmissão serem compartilhados com outras transmissões.

(16)

1: Introdução 31

Circuitos Virtuais

1: Introdução 32

Taxonomia (Classificação ) de Redes

Redes de Telecomunicações Redes comutadas por circuitos (Sistema Telefônico) FDM TDM Redes comutadas por pacotes (Redes de Computadores) Redes

com CVs datagramaRedes •A Internet provê tanto serviços orientados a conexão (TCP) quanto não-orientados a conexão (UDP) para as aplicações.

(17)

1: Introdução 33

Roteiro do Capítulo 1

1.1 O Que

é

a Internet?

1.2 A Borda da Rede

1.3 O Núcleo da Rede

1.4 Rede de acesso e meios físicos

1.5 Estrutura da Internet e ISPs

1.6 Atraso e perda em redes comutadas por

pacotes

1.7 Camadas de protocolos, modelos de

serviços

1.8 História

Redes de acesso e meios físicos

P: Como conectar os sistemas

finais aos roteadores de borda?

 redes de acesso residencial  redes de acesso

institucional (escola, empresa)

(18)

1: Introdução 35

Acesso residencial: acesso

ponto a ponto

 Discado (Dialup) via modem  acesso direto ao roteador

de até 56Kbps (teoricamente)

 Não dá para surfar e

telefonar ao mesmo tempo!

 ADSL:asymmetric

digital subscriber line  Serviço Velox da

Telemar

1: Introdução 36

Acesso residencial: cable modems

 HFC: hybrid fiber coax

 redede cabos e fibra conectam as residências ao

roteador do ISP

 implantação: disponível através de empresas de TV

(19)

1: Introdução 37

Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral

cable headend

Rede de distribuição (simplificada)

casa

Classificação de Redes de Computadores



As redes de computadores podem ser

classificadas em função da sua abrangência

geográfica.



Temos:

Redes Locais (LAN)

Redes Metropolitanas (MAN)

(20)

1: Introdução 39

Acesso institucional: rede local

 rede local (LAN -Local Area

Network) da empresa/univ. conecta sistemas finais ao roteador de borda

 Ethernet:

cabos compartilhados ou

dedicados conectam o sistema final ao roteador

10 Mbs, 100Mbps, Gigabit

Ethernet

1: Introdução 40

Redes de acesso sem fio

(wireless)

 rede de acesso compartilhado

sem fioconecta o sistema final ao roteador

 Via estação base = “ponto de

acesso”

 LANs sem fio:

 ondas de rádio substituem os

fios  802.11b (WiFi): 54 Mbps estação base hosts móveis roteador

(21)

1: Introdução 41

Redes domésticas

Componentes típicos da rede doméstica:

 ADSL ou cable modem  roteador

 Ethernet

 Ponto de acesso wireless

Ponto de acesso wireless Laptops wireless roteador/ firewall cable modem do/para cable headend Ethernet (comutado)

Hosts

(22)

1: Introdução 43

Metropolitan Area Network

 Podemos considerar uma MAN como uma rede cuja

abrangência compreenda uma área metropolitana.

 Exemplo: Uma empresa onde o escritório central e

filiais estão geograficamente distantes, porém dentro de uma mesma cidade

1: Introdução 44

Metropolitan Area Network

(23)

1: Introdução 45

Wide Area Network

 Podemos considerar uma WAN

quando interconectamos MANs (por meio de equipamentos de comunicação de

dados) em uma área de grande abrangência.

Exemplo: Pode-se considerar a Internet uma WAN de abrangência global

(24)

1: Introdução 47

Personal Area Network (PAN)

 Considera-se uma PAN como uma rede de computadores

usada para comunicação entre dispositivo

“computadorizados”pessoais (tais como PDAs, Celulares, etc), incluindo a conexão destes dispositivos com a Internet.

 O alcance de uma PAN é tipicamente de alguns metros.  O meio de interconexão de uma PAN pode ser:

 Por meio de cabos (usando conexões

USB, FireWire, entre outras)

 Por meio de tecnologias “sem fio” ( por exemplo:

Infravermelho, Bluetooth, entre outras

1: Introdução 48

Personal Area Network (PAN)

(25)

1: Introdução 49

Human Area Network - HAN



HAN é um conceito de rede humana onde

se usa a superfície do corpo humano

como um meio de transmissão de alta

velocidade. Por exemplo:

O caminho de transmissão se estabelece assim

que alguma parte do corpo humano entra em contato com um transceiver (receptor)

(26)

1: Introdução 51

Meios Físicos

 Bit: Propaga-se entre o

transmissor e o receptor

 enlace físico: o que

está entre o transmissor e o receptor

 meios guiados:

 os sinais se propagam

em meios sólidos: cobre, fibra

 meios não guiados:

 os sinais se propagam

livremente, ex. rádio

Par Trançado (TP -Twisted Pair)

 dois fios de cobre

isolados  Categoria 3: fios tradicionais de telefonia, 10 Mbps Ethernet  Categoria 5: 100Mbps Ethernet 1: Introdução 52

Meios físicos: com fio

Cabo coaxial:

 fio (transporta o sinal)

dentro de outro fio (blindagem)

 banda básica (baseband):

canal único no cabo

 banda larga (broadband):

múltiplos canais num cabo

 bidirecional

 uso comum em Ethernet

10Mbps

Cabo de fibra óptica:

 fibra de vidro transporta

pulsos de luz

 opera em alta velocidade:

 transmissão ponto a ponto

de alta velocidade (ex., 10 Gbps)

 baixa taxa de erros:

repetidores mais

afastados; imune a ruído eletromagnético

(27)

1: Introdução 53

Meios físicos: com fio

Meios físicos: sem fio

 sinal transportado em

ondas eletromagnéticas

 não há “fio” físico  bidirecional

 efeitos do ambiente de

propagação:

 reflexão

 obstrução por objetos  interferência

Tipos de enlaces de rádio:

 LAN(ex., Wifi)

2Mbps, 11Mbps, 54Mbps, 155

Mbps

 longa distância(ex., celular)

ex. 3G

(28)

1: Introdução 55

Meios físicos: sem fio

1: Introdução 56

Meios físicos: sem fio

(29)

1: Introdução 57

Roteiro do Capítulo 1

1.1 O Que

é

a Internet?

1.2 A Borda da Rede

1.3 O Núcleo da Rede

1.4 Rede de acesso e meios físicos

1.5 Estrutura da Internet e ISPs

1.6 Atraso e perda em redes comutadas por

pacotes

1.7 Camadas de protocolos, modelos de

serviços

1.8 História

 No centro: ISPs “tier-1” (ex., UUNet, BBN/Genuity,

Sprint, AT&T), cobertura nacional/internacional

Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP Provedores Tier-1se interligam (peer) de forma privada NAP Provedores Tier-1 também se interligam em pontos de acesso de rede (NAPs) públicos

Estrutura da Internet: rede de redes

(30)

ISP de Nível 1: Sprint

1b: Introdução 59 … de/para usuários peering de/para backbone … . … … … POP: ponto-de-presença

ISP de Nível 1: UUNET

(31)

ISP de Nível 1: AT&T

1: Introdução 61

(32)

1: Introdução 63

 “Tier-2” ISPs: ISPs menores (freqüentemente

regionais)

 Conexão a um ou mais ISPs tier-1, possivelmente a outros ISPs

tier-2 Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP NAP Tier-2 ISP Tier-2 ISP

Tier-2 ISP Tier-2 ISP

Tier-2 ISP Tier-2 ISP paga

ao tier-1 ISP pela conectividade ao resto da Internet tier-2 ISP é cliente do provedor tier-1 Tier-2 ISPs também se interligam privadamente e também ao NAP

Estrutura da Internet: rede de redes

1: Introdução 64

Provedor de

Backbone

Nacional

ex. Embratel

(33)

Provedor de

Backbone

Nacional

1: Introdução 65

(34)

1: Introdução 67

 “Tier-3” ISPs e ISPs locais

 rede de última milha (“acesso”) (próximo aos sistemas finais)

Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP NAP Tier-2 ISP Tier-2 ISP

Tier-2 ISP local

ISP local

ISP localISP

local ISP local ISP Tier 3 ISP local

ISP localISP

local ISP ISPs locais e tier- 3 são clientesde ISPs superiores conectando-os ao resto da Internet

Estrutura da Internet: rede de redes

1: Introdução 68

 um pacote passa através de diversas redes!

Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP NAP Tier-2 ISP Tier-2 ISP

Tier-2 ISP local

ISP local

ISP localISP

local ISP local ISP Tier 3 ISP local

ISP localISP

local ISP

(35)

1: Introdução 69

Provedor de Backbone Local

 “Tier-3” ISPs e ISPs locais

 Ex. GVT, OI, NET, Provedores de Rádio

Roteiro do Capítulo 1

1.1 O Que

é

a Internet?

1.2 A Borda da Rede

1.3 O Núcleo da Rede

1.4 Rede de acesso e meios físicos

1.5 Estrutura da Internet e ISPs

1.6 Atraso e perda em redes comutadas por

pacotes

1.7 Camadas de protocolos, modelos de

serviços

(36)

1: Introdução 71

Como ocorrem as perdas e atrasos?

pacotes enfileiram nos buffers do roteador

 taxa de chegada de pacotes ao enlace excede a

capacidade do link de saída.

 pacotes enfileram, esperam pela vez

A B

pacote em transmissão (atraso)

enfileiramento de pacotes (atraso)

bufferslivres (disponíveis): pacotes que chegam são descartados (perda) se não houver bufferslivres

1: Introdução 72

Principais fontes de atraso dos

pacotes

 1. processamento no nó:  verificação de bits errados  identificação do enlace de saída  2. enfileiramento

 tempo de espera no enlace de

saída até a transmissão

 depende do nível de congestionamento do roteador A B propagação transmissão processamento no nó enfileiramento

(37)

1: Introdução 73

Atraso em redes comutadas por

pacotes

3. Atraso de transmissão:  R=largura de banda do enlace (bps)  L=compr. do pacote (bits)

 tempo para enviar os

bits no enlace = L/R A B propagação transmissão processamento no nó enfileiramento

Atrasos e rotas “reais” da

Internet

 Como são os atrasos e as perdas reais da

Internet?

 Programa Traceroute : fornece medições de

atraso da fonte até os diversos roteadores ao longo do caminho fim-a-fim até o destino.

Para cada i:

 Envia n pacotes, que alcançarão o roteador i no caminho

até o destino.

 O roteador i devolverá os pacotes ao transmissor  O transmissor calcula o intervalo de tempo decorrido

(38)

1: Introdução 75

Atrasos e rotas “reais”

1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms 2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms 7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms 8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms 10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms 16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * 19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms

traceroute:atrasos de ida e volta no caminho da origem até o destino 1: Introdução 76

Traceroute (www.traceroute.org)

1 thing-i.sdsc.edu (198.202.76.40) 0.415 ms 1.364 ms 0.478 ms 2 thunder.sdsc.edu (198.202.75.5) 1.027 ms 1.959 ms 0.845 ms 3 piranha.sdsc.edu (132.249.30.8) 1.392 ms 0.971 ms 1.256 ms 4 sdg-hpr--sdsc-sdsc2-ge.cenic.net (137.164.27.53) 1.107 ms 0.833 ms 1.646 ms 5 lax-hpr1--sdg-hpr1-10ge-l3.cenic.net (137.164.25.4) 12.299 ms 5.222 ms 4.129 ms 6 abilene-LA--hpr-lax-gsr1-10ge.cenic.net (137.164.25.3) 52.650 ms 5.328 ms 5.327 ms 7 snvang-losang.abilene.ucaid.edu (198.32.8.95) 13.085 ms 12.992 ms 13.272 ms 8 dnvrng-snvang.abilene.ucaid.edu (198.32.8.2) 42.376 ms 43.627 ms 36.447 ms 9 kscyng-dnvrng.abilene.ucaid.edu (198.32.8.14) 47.407 ms * 60.791 ms 10 iplsng-kscyng.abilene.ucaid.edu (198.32.8.80) 301.250 ms 298.888 ms * 11 chinng-iplsng.abilene.ucaid.edu (198.32.8.76) 61.772 ms 60.848 ms 71.536 ms 12 abilene.nl1.nl.geant.net (62.40.103.165) 161.640 ms 161.587 ms 161.617 ms 13 nl.de1.de.geant.net (62.40.96.101) 167.426 ms 167.697 ms 167.412 ms 14 de1-1.de2.de.geant.net (62.40.96.130) 167.437 ms 167.747 ms 167.421 ms 15 de.it1.it.geant.net (62.40.96.62) 176.583 ms 177.143 ms 176.567 ms 16 it.es1.es.geant.net (62.40.96.185) 198.889 ms 198.929 ms 198.888 ms 17 clara-br-gw.es1.es.geant.net (62.40.105.14) 398.838 ms 398.819 ms 398.783 ms 18 200.0.204.194 (200.0.204.194) 399.577 ms 399.352 ms 399.363 ms 19 rj-pos2-0.bb3.rnp.br (200.143.253.102) 405.552 ms 405.193 ms 405.176 ms 20 rj7507-fastethernet6-1.bb3.rnp.br (200.143.254.93) 406.627 ms 405.902 ms 405.965 ms 21 ba-serial4-1-0.bb3.rnp.br (200.143.253.90) 436.836 ms 437.363 ms 437.128 ms 22 200.128.6.147 (200.128.6.147) 437.582 ms 438.540 ms 440.072 ms 23 200.128.80.130 (200.128.80.130) 440.742 ms 439.366 ms 438.056 ms

(39)

1: Introdução 77

Traceroute (www.traceroute.org)

1 thing-i.sdsc.edu (198.202.76.40) 0.441 ms 1.275 ms 1.295 ms 2 thunder.sdsc.edu (198.202.75.5) 1.656 ms 1.941 ms 1.955 ms 3 piranha.sdsc.edu (132.249.30.8) 1.027 ms 1.931 ms 9.723 ms 4 inet-lax-isp--sdsc-sdsc2-ge.cenic.net (137.164.24.205) 4.849 ms 9.652 ms 3.988 ms 5 64.156.191.9 (64.156.191.9) 5.430 ms 4.533 ms 4.683 ms 6 oc48.LosAngeles1.Level3.net (4.68.127.134) 4.862 ms oc48.LosAngeles1.Level3.net (4.68.127.138) 5.680 ms att-level3-oc48.LosAngeles1.Level3.net (4.68.127.134) 5.242 ms 7 tbr1-p014001.la2ca.ip.att.net (12.123.29.2) 6.042 ms 5.723 ms 6.641 ms 8 tbr1-cl2.dlstx.ip.att.net (12.122.10.49) 40.245 ms 38.811 ms 39.966 ms 9 tbr2-cl1.attga.ip.att.net (12.122.2.90) 57.603 ms 56.266 ms 55.908 ms 10 tbr1-p012501.attga.ip.att.net (12.122.9.157) 56.429 ms 56.023 ms 55.684 ms 11 gbr4-p10.ormfl.ip.att.net (12.122.12.122) 64.324 ms 63.756 ms 64.373 ms 12 gar1-p360.miufl.ip.att.net (12.123.200.237) 71.912 ms 71.795 ms 71.749 ms 13 12.118.175.78 (12.118.175.78) 73.160 ms 74.312 ms 73.686 ms 14 200.223.131.193 (200.223.131.193) 185.843 ms 186.183 ms 185.561 ms 15 200.223.131.213 (200.223.131.213) 184.640 ms 186.209 ms 184.655 ms 16 200.223.254.154 (200.223.254.154) 201.814 ms 203.325 ms 203.368 ms 17 PO2-0.BDEA-BA-ROTN-01.telemar.net.br (200.223.131.57) 203.069 ms 202.266 ms 203.498 ms 18 PO5-0.BDEA-BA-ROTD-02.telemar.net.br (200.223.131.62) 212.575 ms 204.653 ms 203.047 ms 19 Po2.BDEA-BA-ROTD-01.telemar.net.br (200.164.60.2) 202.571 ms 203.086 ms 203.347 ms 20 200.223.254.34 (200.223.254.34) 203.084 ms 204.007 ms 202.899 ms 21 200.223.64.90 (200.223.64.90) 205.225 ms 206.013 ms 212.787 ms 22 200.223.74.249 (200.223.74.249) 204.567 ms 204.883 ms 204.545 ms 23 * * *

Perda de pacotes



fila (buffer) anterior a um canal possui

capacidade finita



quando um pacote chega numa fila cheia, o

pacote é descartado (perdido)



o pacote perdido pode ser retransmitido

pelo nó anterior, pelo sistema origem, ou

não ser retransmitido

(40)

1: Introdução 79

Roteiro do Capítulo 1

1.1 O Que

é

a Internet?

1.2 A Borda da Rede

1.3 O Núcleo da Rede

1.4 Rede de acesso e meios físicos

1.5 Estrutura da Internet e ISPs

1.6 Atraso e perda em redes comutadas por

pacotes

1.7 Camadas de protocolos, modelos de

serviços

1.8 História

1: Introdução 80

“Camadas” de Protocolos

As redes são complexas!

 muitos “pedaços”: hosts roteadores enlaces de diversos meios aplicações protocolos hardware, software

Pergunta:

Há alguma esperança em conseguirmos organizar a estrutura da rede?

(41)

1: Introdução 81

Organização de uma viagem aérea



uma série de etapas

bilhete (compra) bagagem (check in) portão (embarque) subida roteamento do avião bilhete (reclamação) bagagem (recup.) portão (desembarque) aterrissagem roteamento do avião roteamento do avião

Funcionalidade de uma empresa aérea em

camadas

Camadas: cada camada implementa um serviço

através de ações internas à camada

depende dos serviços providos pela camada

inferior bilhete (compra) bagagem (desp.) portão (embarque) pista (subida) roteamento avião Aeroporto de partida Aeroporto de chegada centros de controle de tráfego

aéreo intermediários

roteam. avião roteam. avião

bilhete (reclam.) bagagem (recup.) portão (desembq) pista (aterriss.) roteamento avião bilhete bagagem portão Subida/aterris. Roteam.avião

(42)

1: Introdução 83

Por que dividir em camadas?

Lidar com sistemas complexos:

 estrutura explícita permite a identificação e

relacionamento entre as partes do sistema complexo

modelo de referênciaem camadas para discussão

 modularização facilita a manutenção e atualização do

sistema

mudança na implementação do serviço da camada é

transparente para o resto do sistema

ex., mudança no procedimento no portão não afeta

o resto do sistema

1: Introdução 84

Pilha de protocolos Internet

 aplicação:dá suporte a aplicações de rede  FTP, SMTP, HTTP

 transporte:transferência de dados

host-a-host

 TCP, UDP

 rede:roteamento de datagramas da origem

até o destino

 IP, protocolos de roteamento

 enlace:transferência de dados entre

elementos de rede vizinhos

 Ethernet, Frame Relay, PPP, HDLC, etc.  física:bits “no fio”

aplicação transporte

rede enlace

(43)

1: Introdução 85

Camadas: comunicação lógica

aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física _aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física rede enlace física Cada camada:  distribuída  as “entidades” implementam as funções das camadas em cada nó  as entidades executam ações, trocam mensagens entre parceiras

Camadas: comunicação

lógica

aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física _aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física rede enlace física dados dados Ex.: transporte  recebe dados da aplicação  adiciona endereço e verificação de erro para formar o “datagrama”  envia o datagrama para a parceira  espera que a parceira acuse o recebimento (ack) dados transporte transporte ack

(44)

1: Introdução 87

Camadas: comunicação física

aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física rede enlace física dados dados 1: Introdução 88 mensagem segmento datagrama quadro origem aplicação transporte rede enlace física Ht Hn Hl M H_t H_n M Ht M M destino H_t H_n H_l M H_t H_n M H_t M M rede enlace física enlace física H_t H_n H_l M H_t H_n M H_t H_n H_l M Ht Hn M Ht Hn Hl M Hl HnHt M roteador switch

Encapsulamento

aplicação transporte rede enlace física

(45)

1: Introdução 89

Roteiro do Capítulo 1

1.1 O Que

é

a Internet?

1.2 A Borda da Rede

1.3 O Núcleo da Rede

1.4 Rede de acesso e meios físicos

1.5 Estrutura da Internet e ISPs

1.6 Atraso e perda em redes comutadas por

pacotes

1.7 Camadas de protocolos, modelos de

serviços

1.8 História

História da Internet

 1961:Kleinrock - teoria

das filas demonstra eficiência da comutação por pacotes  1964:Baran - comutação de pacotes em redes militares  1967:concepção da

ARPAnet pela ARPA (Advanced Research Projects Agency)  1969:entra em operação o primeiro nó da ARPAnet  1972:  demonstração pública da ARPAnet  NCP (Network Control Protocol) primeiro protocolo host-host  primeiro programa de e-mail  ARPAnet com 15 nós 1961-1972: Estréia da comutação de pacotes

(46)

1: Introdução 91 Princípios de interconexão de Cerf e Kahn:  minimalismo, autonomia - não é necessária nenhuma mudança interna para interconectar redes

 modelo de serviço best effort

 roteadores sem estados  controle

descentralizado

definem a arquitetura atual da Internet

História da Internet

 1970:rede de satélite

ALOHAnet no Havaí

 1973:Metcalfe propõe a

Ethernet em sua tese de doutorado

 1974:Cerf e Kahn

-arquitetura para a interconexão de redes

 fim dos anos 70:arquiteturas

proprietárias: DECnet, SNA, XNA

 fim dos anos 70:comutação de

pacotes de comprimento fixo (precursor do ATM)

 1979:ARPAnet com 200 nós

1972-1980: Interconexão de redes novas e proprietárias 1: Introdução 92

História da Internet

 1983:implantação do TCP/IP  1982:definição do

protocolo SMTP para e-mail

 1983:definição do DNS

para tradução de nome para endereço IP

 1985:definição do

protocolo FTP

 1988:controle de

congestionamento do TCP

 novas redes nacionais:

Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel

 100.000 hosts conectados

numa confederação de redes

(47)

1: Introdução 93

História da Internet

 início dos anos 90: ARPAnet

desativada

 1991: NSF remove restrições

ao uso comercial da NSFnet (desativada em 1995)

 início dos anos 90 :Web  hypertexto [Bush 1945, Nelson 1960’s]  HTML, HTTP: Berners-Lee  1994: Mosaic, posteriormente Netscape

 fim dos anos 90:

comercialização da Web

Final dos anos 90:

 est. 50 milhões de

computadores na Internet

 est. mais de 100 milhões de

usuários  enlaces de backbone a 1 Gbps  1996:criação do projeto INTERNET2  novas aplicações: mensagens instantâneas, compartilhamento de arquivos P2P Anos 90: comercialização, a WWW

(48)

1: Introdução 95

Internet/BR

 A Rede Nacional de Pesquisa (RNP) teve início em

1989.

 Aberta para uso comercial em 1994  Posição absoluta(Network Wizards, 01/04):

 Número de hosts: 3.163.349  8odo Mundo

 3odas Américas (México em 15olugar com 1.333.406)  1oda América do Sul (Argentina em 22olugar com

742.358)

 12,48 Milhões de Internautas domésticos ativos

(2/04)

1: Introdução 96

Introdução: Resumo

Foi coberta uma tonelada de material!

 visão geral da Internet  o que é um protocolo?  borda da rede, núcleo, rede

de acesso

 Comutação de pacotes vs.

Comutação de circuitos

 estrutura da

Internet/ISPs

 desempenho: perda, atraso  modelos de camadas e de

serviços

 história

Esperamos que agora você possua:

 contexto, visão geral,

“sentimento” do que sejam redes  maior profundidade, detalhes posteriormente no curso

(49)

1: Introdução 97

Referência

 Kurose: Redes de Computadores e a Internet  Adaptado do material de aula Prof. Gerson de